朱志荣
摘 要:本文以2019年高考全国Ⅱ卷理科综合生物试题为例,从基于生物学核心素养考查的角度研究试题的特点和总结蕴含的规律,为高考复习提供一些借鉴和参考.
关键词:高考;生物试题;学科素养
2019年高考全国Ⅱ卷理科综合生物学试题,总体上紧紧围绕“一核四层四翼”高考评价体系,贯彻全国教育大会精神,充分发挥生物学科育人功能,创新试题呈现方式,凸显生物学科鲜明特色,聚焦科学探究;注重考查生物学的核心概念和关键能力,倡导创新精神,渗透科学素养.生物学试题由6道选择题、4道必修和2道二选一选修简答题组成,试题的风格和难度保持相对稳定.现就部分题目作如下评析.
例1 (2019年全国Ⅱ卷理综第2题)马铃薯块茎储藏不当会出现酸味,这种现象与马铃薯块茎细胞的无氧呼吸有关.下列叙述正确的是( )
A.马铃薯块茎细胞无氧呼吸的产物是乳酸和葡萄糖
B.马铃薯块茎细胞无氧呼吸产生的乳酸是由丙酮酸转化而来
C.马铃薯块茎细胞无氧呼吸产生丙酮酸的过程不能生成ATP
D.马铃薯块茎储藏库中氧气浓度的升高会增加酸味的产生
命题评析 该题主要考查学生对无氧呼吸这一重要生理过程的理解.马铃薯块茎细胞无氧呼吸的产物是乳酸,A项错误;马铃薯块茎细胞无氧呼吸第一阶段产生丙酮酸,并在第二阶段转化为乳酸,B项正确;马铃薯块茎细胞无氧呼吸第一阶段产生丙酮酸和少量ATP,C项错误;氧气浓度的升高会抑制无氧呼吸,D项错误.本题通过解释“马铃薯块茎储藏不当会出现酸味”引导考生关心生活、生产活动中蕴含的实际问题,体会课堂所学内容的应用价值,做到“学以致用”.体现了高考试题从“能力立意”向“素养立意”转变.参考答案:B.
例2 (2019年全国Ⅱ卷理综第3题)某种H+-ATPase是一种位于膜上的载体蛋白,具有ATP水解酶活性,能够利用水解ATP释放的能量逆浓度梯度跨膜转运H+.①将某植物气孔的保卫细胞悬浮在一定pH的溶液中(假设细胞内的pH高于细胞外),置于暗中一段时间后,溶液的pH不變.②再将含有保卫细胞的该溶液分成两组,一组照射蓝光后溶液的pH明显降低;另一组先在溶液中加入H+-ATPase的抑制剂(抑制ATP水解),再用蓝光照射,溶液的pH不变.根据上述实验结果,下列推测不合理的是( )
A.H+-ATPase位于保卫细胞质膜上,蓝光能够引起细胞内的H+转运到细胞外
B.蓝光通过保卫细胞质膜上的H+-ATPase发挥作用导致H+逆浓度梯度跨膜运输
C.H+-ATPase逆浓度梯度跨膜转运H+所需的能量可由蓝光直接提供
D.溶液中的H+不能通过自由扩散的方式透过细胞质膜进入保卫细胞
命题评析 由题中“某种H+-ATPase是一种位于膜上的载体蛋白,具有ATP水解酶活性,能够利用水解ATP释放的能量逆浓度梯度跨膜转运H+”可知,H+-ATPase逆浓度梯度跨膜转运H+所需的能量可由水解ATP释放的能量提供.该题以真实的科学研究为背景,考查学生基于证据和逻辑进行严谨地推理、思考、分析、推测的能力,对思维品质提出了较高要求.参考答案:C.
例3 (2019年全国Ⅱ卷理综第4题)当人体失水过多时,不会发生的生理变化是( )
A.血浆渗透压升高
B.产生渴感
C.血液中的抗利尿激素含量升高
D.肾小管对水的重吸收降低
命题评析 本题以“失水过多”为情境,考查了高等动物和人体生命活动调节的结构基础、基本原理以及神经调节和体液调节(激素调节)的关联,要求学生能从简单情境中获取有效信息并结合所学来分析作答.当人体失水时,细胞外液渗透压升高,A项正确;细胞外液渗透压升高作用于下丘脑渗透压感受器,传入大脑皮层渴觉中枢产生渴感,B项正确;同时,下丘脑神经分泌细胞合成和分泌抗利尿激素,并由垂体后叶释放,通过体液运输作用于肾小管、集合管,增加肾小管、集合管对水的通透性,促进肾小管、集合管对水的重吸收,C项正确.本题带有浓厚的日常生活气息,尤其是选项“B”的体验式设置,既引导学生基于稳态与平衡观认识和分析生物学现象,也可以激发学生了解生命的热情,增强关爱生命的责任意识.
参考答案:D.
例4 (2019年全国Ⅱ卷理综第5题)某种植物的羽裂叶和全缘叶是一对相对性状.某同学用全缘叶植株(植株甲)进行了下列四个实验.
①植株甲进行自花传粉,子代出现性状分离
②用植株甲给另一全缘叶植株授粉,子代均为全缘叶
③用植株甲给羽裂叶植株授粉,子代中全缘叶与羽裂叶的比例为1∶1
④用植株甲给另一全缘叶植株授粉,子代中全缘叶与羽裂叶的比例为3∶1
其中能够判定植株甲为杂合子的实验是( )
A.①或② B.①或④
C.②或③ D.③或④
命题评析 本题考查学生对遗传学概念的理解和遗传规律的应用,要求学生能领会遗传学实验的完成过程,并以此为基础进行逻辑推理.判定某植株是否为杂合子,则将该植株进行自花传粉,若子代出现性状分离则为杂合子,若子代未出现性状分离则为纯合子,①正确;用植株甲给另一全缘叶植株授粉,若另一全缘叶为显性纯合子,无论植株甲为显性纯合子还是杂合子,子代均为全缘叶,无法判定植株甲为杂合子,②错误;用植株甲给羽裂叶植株授粉,若羽裂叶为杂合子,植株甲为隐性纯合子,则也满足子代中全缘叶与羽裂叶的比例为1∶1,③错误;子代中全缘叶与羽裂叶的比例为3∶1,则亲本杂合子自交,判定植株甲为杂合子,④正确.学生要能熟练把握分离定律的实质,熟悉典型的性状分离比,才能进行严密的推理,体现高考评价体系对基础性的考查要求.参考答案:B.
例5 (2019年全国Ⅱ卷理综第29题)某研究小组切取某种植物胚芽鞘的顶端,分成甲、乙两组,按下图所示的方法用琼脂块收集生长素,再将含有生长素的琼脂块置于去顶胚芽鞘切段的一侧,一段时间后,测量胚芽鞘切断的弯曲程度(α角),测得数据如下表.据此回答问题.
(1)生长素在胚芽鞘中的运输属于极性运输,这种运输的方向是从形态学上端到形态学下端.
(2)上图中α角形成的原因是琼脂块中的生长素进入胚芽鞘切段的左侧,使胚芽鞘左侧的生长素浓度高于右侧,引起胚芽鞘左侧生长快于右侧,形成α角.
(3)据表可知乙组中左、右两侧的琼脂块所引起的α角基本相同,但小于甲琼脂块所引起的α角,原因是乙左右两侧琼脂块中的生长素含量基本相同,但小于甲琼脂块中生长素的含量.
命题评析 本题以植物胚芽鞘为材料,对生长素发现过程中科研工作者的实验作进一步延伸,主要考查学生依据生物学事实并关联所学知识分析解释实验结果的科学思维能力.(1)学生需要利用生长素的产生、运输方式、生理作用等方面的知识,针对实验结果,进行科学解释.(2)生长素的生理作用是促进植物生长,将含有生长素的琼脂块置于去顶胚芽鞘切段的左侧,则左侧的生长素浓度高于右侧,使得左侧生长速度快于右侧,形成α角.(3)生长素的运输方式除了极性运输还有受外力作用下的的横向运输,但是,生长素无法透过云母片,故在单侧光的作用下生长素左右浓度依然一致,所以,左右偏斜角度一致.生长素总量不变,被均分到两侧,所以,乙组左右实验组偏斜程度均小于甲组.(2)、(3)题涉及归因,要求学生对思维过程进行完整叙述,这对思维精细度和语言表达提出了很高的要求.对中学生物学教学回归学科本位、注重实验探究中科学思维的训练与科学方法的掌握具有积极导向作用.
例6 (2019年全国Ⅱ卷理综第30题)环境中的内分泌干扰物是与某种性激素分子结构类似的物质,对小鼠的内分泌功能会产生不良影响.回答下列问题.
(1)通常,机体内性激素在血液中的浓度很低,与靶细胞受体结合并起作用后会灭活.
(2)与初级精母细胞相比,精细胞的染色体数目减半,原因是在减数分裂过程中染色体复制一次,而细胞连续分裂两次.
(3)小鼠睾丸分泌的激素通过体液发挥调节作用.与神经调节相比,体液调节的特点有激素等是通过体液运输的、作用时间比较长、反应速度较缓慢、作用范围较广泛(答出4点即可).
命题评析 本题为考生提供“环境中的内分泌干扰物与某种性激素的分子结构非常类似,对小鼠的内分泌功能产生不良影响”的新信息,考查激素作用特点、有性生殖细胞形成的减数分裂过程、神经调节与体液调节的不同点等.该题特点之一是从考查“解题”到考查“解决问题”,把对学科关键能力的考查渗透到试题中,通过提供新知识、延伸教材原有知识、拓展信息等不同方式创设问题情境,在真实问题解决过程中体现出考生的能力.特点之二是具有清晰的育人导向和价值观导向,让立德树人的根本任务落在实处,以环境中内分泌干扰物对小鼠内分泌功能影响的研究为切入点,引导学生思考内环境稳态调节不仅与自身激素分泌有关,环境中的内分泌干扰物也会通过类似激素的作用,改变动物体的稳态调节,从而更好地反思人与自然的相互关系,树立爱护环境、减少污染物排放的意识.
例7 (2019年全国Ⅱ卷理综第31题)回答下列与生态系统相关的问题.
(1)在森林生态系统中,生产者的能量来自于太阳能,生产者的能量可以直接流向初级消费者、分解者(答出2点即可).
(2)通常,对于一个水生生态系统来说,可根据水体中含氧量的变化计算出生态系统中浮游植物的总初级生产量(生产者所制造的有机物总量).若要测定某一水生生态系统中浮游植物的总初级生产量,可在该水生生态系统中的某一水深处取水样,将水样分成三等份,一份直接测定O2含量(A);另两份分别装入不透光(甲)和透光(乙)的两个玻璃瓶中,密闭后放回取样处,若干小时后测定甲瓶中的O2含量(B)和乙瓶中的O2含量(C).据此回答下列问题.
在甲、乙瓶中生产者呼吸作用相同且瓶中只有生产者的条件下,本实验中C与A的差值表示这段时间内生产者净光合作用的放氧量;C与B的差值表示这段时间内生产者光合作用的总放氧量;A与B的差值表示这段时间内生产者呼吸作用的耗氧量.
命题评析 本题围绕生态系统能量问题进行设计,融合考查植物光合作用和呼吸作用,重视实验教学的考查,综合考查学生分析问题和解决问题的能力(1)生产者可通过光合作用固定太阳能,把光能转化为有机物中稳定的化学能,故生产者的能量来自于太阳能;(2)由题意知不透光瓶甲只能进行呼吸作用,透光瓶乙可进行光合作用和呼吸作用.在相同条件下培养一段时间,甲所测得的数据可知正常的呼吸耗氧量;乙瓶中含氧量的变化可确定净光合速率. 第(2)题考查了利用黑白瓶测定水体中浮游植物的总初级生产量的方法,学生需要理解并运用总光合速率、净光合速率和细胞呼吸关系的知识解决实际问题;通过试题引导考生关心生活、生产活动中蕴含的实际问题,体会课堂所学内容的应用价值,做到“学以致用”.
例8 (2019年全国Ⅱ卷理综第37题)物质W是一种含氮有机物,会污染土壤.W在培养基中达到一定量时培养基表现为不透明.某研究小组欲从土壤中筛选出能降解W的细菌(目标菌).回答下列问题.
(1)要从土壤中分离目标菌,所用选择培养基中的氮源应该是W.
(2)在从土壤中分离目标菌的过程中,发现培养基上甲、乙两种细菌都能生长并形成菌落(如图2所示).如果要得到目标菌,应该选择乙菌落进一步纯化,选择的依据是乙菌落周围出现透明圈,说明乙菌能降解W.
(3)土壤中的某些微生物可以利用空气中的氮气作为氮源.若要设计实验进一步确定甲、乙菌能否利用空气中的氮气作为氮源,请简要写出实验思路、预期结果和结论,即将甲、乙菌分别接种在无氮源培养基上,若细菌能生长,则说明该细菌能利用空气中的氮气作为氮源.
(4)该小组将人工合成的一段DNA转入大肠杆菌,使大肠杆菌产生能降解W的酶(酶E).为了比较酶E与天然酶降解W能力的差异,该小组拟进行如下实验,请完善相关内容.
①在含有一定浓度W的固体培养基上,A处滴加酶E的缓冲液,B处滴加含有相同浓度天然酶的缓冲液,C处滴加缓冲液,三处滴加量相同.
②一段时间后,测量透明圈的直径.若C处没有出现透明圈,说明缓冲液不能降解W;若A、B处形成的透明圈直径大小相近,说明酶E与天然酶降解W的能力相近.
命题评析 本题以筛选降解有机污染物细菌的科学实践为情境,引导学生将选修1所学的微生物代谢、培养、筛选等知识和技能应用于实践,激发劳动热情,又唤起学生创造美好生活的责任与担当.(1)物质W是一种含氮有机物,故W可作为选择培养基中的氮源;(2)培养基上甲、乙两种细菌都能生长并形成菌落,若含有目标菌则目标菌会分解菌落出现透明圈,乙菌落周围出现透明圈,说明乙菌能降解W .(3)若要确定甲、乙菌能否利用空气中的氮气作为氮源,将甲、乙菌分别接种在无氮源培养基上,若细菌能生长,则说明该细菌能利用空气中的氮气作为氮源.(4)A处滴加酶E的缓冲液,B處滴加含有相同浓度天然酶的缓冲液,C处则需要设计空白实验组,滴加等量缓冲液;一段时间后,测量透明圈的直径.若C处没有出现透明圈,说明缓冲液不能降解W ;若A、B处形成的透明圈直径大小相近,说明酶E与天然酶降解W的能力相近.对于考生来讲,完成研究任务是其作答的核心工作,但是如果缺失了任务情境,研究任务也就没有了根基.学生在完成从土壤中筛选出能降解W的细菌这一核心任务前,就要明确这一任务的根本目的是解决环境污染问题,因此,题目的情境能够充分发挥其教育价值.(3)题要求学生设计实验,写出实验思路,预期结果和结论.这反映出高考生物试题加强了对学生运用生物学知识解决实际问题能力的考查.(4)题为那些真正走进实验室探究,而不是“纸上谈兵”的学生提供展示的空间,引导中学积极开展实验教学,推进生物学科素养目标的落实.该题充分体现了高考生物试题坚持学科素养导向,着意传递保护环境的社会责任意识与建设生态文明的使命担当.
(收稿日期:2019-11-02)